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期刊信息/Journal information
岩石力学与工程学报
岩石力学与工程学报

冯夏庭

月刊

1000-6915

rock@whrsm.ac.cn

027-87869250

430071

武汉市武昌小洪山岩土力学研究所

岩石力学与工程学报/Journal Chinese Journal of Rock Mechanics and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是中国岩石力学与工程学会主办的国内物理力学与工程类影响因子最高的国家矿业工程、建筑科学与水利工程类核心期刊；2001年为双月刊，2001年为月刊，国内外公开发行；以反映我国岩石力学与工程的新成就、新理论、新方法、新经验、新动向，促进我国岩石力学学科发展和岩石工程实践水平的迅速提高为宗旨。本刊也发表部分侧重于工程应用的土力学方面的文章。为尽快交流最新的学术信息，本刊还发表近期博士学位论文摘要、会议简讯、新书简介与相关的学术动态。
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    不同冷却速率下干热花岗岩渗透率演化特征对比研究

    朱振南王殿永杨圣奇解经宇...
    385-398页
    查看更多>>摘要：深部干热岩地热开采过程中向高温储层注入低温水,将会改变储层岩石渗透率,进而直接影响增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)采热效率.为探究遇水冷却下干热花岗岩渗透率变化规律及演化机制,利用岩石全自动气体渗透率测试系统进行不同冷却速率下干热花岗岩渗透率演化测试,分析围压和加载方式对花岗岩渗透率的影响规律,并采用偏光显微镜和计算机断层扫描进行干热花岗岩细观结构观测,探讨其二维和三维微观结构变化特征,揭示其渗透率演化机制.试验结果表明:(1)不同冷却速率下干热花岗岩渗透率和渗透流量随温度的升高逐渐增大,且遇水冷却条件下花岗岩渗透率和渗透流量总是大于自然冷却条件下的值,而最小渗透压力则呈现相反的趋势.(2)不同冷却速率下花岗岩试样的二维微裂纹密度和平均宽度、三维孔隙率均随温度的升高而不断增加,且遇水冷却条件下微裂纹密度、平均宽度和孔隙率的值均大于自然冷却条件下的值.(3)不同冷却速率下花岗岩渗透率的变化主要与岩石内部微裂纹的演化有关,而岩石内部微裂纹的演化主要是由于矿物非均匀膨胀和内部物理化学反应所引起的,遇水冷却促进其渗透率进一步提高.(4)随着围压的增大,不同冷却速率下干热花岗岩渗透率呈负指减小的趋势,卸荷作用下花岗岩渗透率远小于加载作用下的值.研究结果期望揭示深部干热岩地热开采过程中渗透率演化机制,并为EGS采热模拟提供可靠的参数.

    岩石力学渗透率花岗岩冷却速率细观结构卸荷地热能

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    柱状药包爆破过程中应力波叠加与岩体裂隙分布的方向效应研究

    雷涛康普林叶海旺李宁...
    399-411页
    查看更多>>摘要：深孔爆破中,起爆位置决定了爆轰波的传爆方向,进而影响爆炸应力场及岩体裂隙分布.基于Starfield迭加原理,推导链状球药包应力场传播与叠加规律,构建等效柱状药包理论模型,引入链状球药包载荷延时加载方法,开展柱状药包迭加应力场离散元数值仿真,研究各传爆方向下岩体裂隙分布规律的方向效应.结果表明:由于爆炸应力波存在相位延迟,柱状药包的应力波叠加和裂隙分布存在显著的方向效应,应力波沿传爆方向产生较强叠加,叠加应力幅值的增长速度先增大后减小,裂隙分布范围也沿传爆方向逐渐增大;对于不同的传爆方向,底部或上部单侧传爆时,裂隙总体沿传爆方向呈"漏斗状"分布,两端同时向中间传爆时,裂隙在炮孔中心附近最为发育,整体呈"纺锤状"分布,中部起向两端传爆时,裂隙在炮孔两端分布略广,整体分布较为均匀,裂隙分布情况可较好反映各传爆方向下迭加应力场的分布规律;不同传爆方向下等效柱状药包的应力波叠加效果可合理解释岩体中裂隙发育与演化过程,揭示了其方向效应机制.

    爆破工程岩体爆破柱状药包传爆方向应力波叠加裂隙分布

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    含双软弱夹层岩质边坡稳定性上限解

    袁家好鲁祖德陈从新孙朝燚...
    412-423页
    查看更多>>摘要：含软弱夹层岩质边坡稳定性由软弱夹层和岩体共同控制,多层软弱夹层边坡和单一夹层边坡在地质模型、破坏模式与稳定性分析方法方面存在明显的差异.结合传统塑性理论与广义塑性理论,将极限分析上限法应用于含一定厚度的双层软弱夹层岩质边坡中,假设上夹层符合非关联流动法则,其余均符合关联流动法则,建立滑动破坏机构,提出含双夹层岩质边坡稳定系数的计算方法.结合算例,基于序列二次优化算法求解该边坡处于极限平衡状态下的稳定系数最小值并绘制对应的破坏机构,将计算结果与3DEC离散元数值分析结果进行对比分析.结果表明:软弱夹层倾角越大,滑动破坏面越靠近坡顶,边坡稳定性越差,理论计算结果与数值结果具有较好的一致性,验证了该方法的正确性.

    边坡工程双层软弱夹层岩质边坡稳定性极限分析上限法广义塑性理论滑动破坏机构

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    具有复杂层次结构的二维离散块系岩体中摆型波与旋转波研究

    姜宽卢春生戚承志王泽帆...
    424-438页
    查看更多>>摘要：岩体是由软弱结构层分割的各种尺度的岩块相互嵌套形成,具有复杂的层次结构,对岩体动力变形及应力波传播具有显著影响.针对具有复杂层次结构的块系岩体,基于Cosserat理论建立摆型波与旋转波的动力模型,确定层次结构对动力变形的影响.进一步,针对摆型波的低频、低速特征,基于Bloch定理确定并求解不同层次结构中波的频散方程,研究波的频散关系及速度特征.最后,基于固体能带理论揭示摆型波低频特性的力学机制,并基于研究结果讨论摆型波及旋转波诱发冲击地压的可能性.研究表明:忽略岩体高阶层次结构将低估岩体的位移及其整体变形,计算结果偏于不安全.长波扰动作用下,高阶层次结构中第一模态摆型波(对应声学支)频散现象不显著,其传播速度降低,岩体内部高阶层次结构阻碍波的传播;其他波(对应光学支)频散现象极其显著,几乎不能独立存在并传播;低频摆型波为波的主要形式,比高阶模态波及传统的P波、S波衰减速度更慢、传播距离更远.

    岩石力学块系岩体摆型波旋转波层次结构频散关系Cosserat理论

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    切顶留巷矸石帮围岩-支护体承压变形特征及控制技术

    许旭辉何富连翟文立王德秋...
    439-453页
    查看更多>>摘要：切顶留巷矸石帮围岩稳定性直接影响留巷效果和后期留巷复用,为解决切顶留巷矸石帮围岩变形难题,采用现场调查、理论分析、工程试验等研究方法对矸石帮围岩-支护体承压变形特征进行研究.现场调查切顶留巷试验段,将矸石垮落过程中对挡矸支护体形成的载荷分为留巷初期矸石垮落的动载荷、留巷中期矸石缓慢压实的似静态载荷和留巷后期稳定以后的准静态载荷;建立矸石帮侧向压力计算模型,解算得到矸石帮侧向压力从顶板到底板呈现递增趋势,明晰矸石帮侧向压力与覆岩压力、矸石体内摩擦角、矸石碎胀系数、切顶高度和切顶角度的关系;建立留巷顶底板-挡矸支护体-矸石帮围岩相互作用关系的力学模型,研究挡矸支护体变形影响因素,得到挡矸支护体所受侧向压力是变形失稳启动内因;优化挡矸支护施工技术,增强单体支柱和组合U型钢的联动耦合支护效果.现场监测验证理论结果的可靠性,矸石帮控制效果表明优化后的技术方案使围岩变形得到有效控制.

    采矿工程切顶留巷矸石帮围岩-支护体侧向压力挡矸支护变形联动耦合支护

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    不同大变形等级的层状软岩隧道施工模型试验与数值模拟研究

    赵亮亮杨文波潘文韬吴枋胤...
    454-467页
    查看更多>>摘要：为探究复杂艰险山区层状软岩隧道非对称破坏特征,提出不同大变形等级下层状软岩隧道的合理施工变形控制技术,以九绵高速公路典型层状软岩隧道为工程背景,建立针对复杂艰险山区层状软岩隧道的大变形等级划分标准,在此基础上通过模型试验和数值模拟,就不同大变形等级下施工工法和支护方式对层状软岩隧道力学行为的影响开展系列研究.研究结果表明:在应力场-层理方向耦合影响下,层状软岩隧道受力与变形空间非对称分布最不利位置位于层理面法向或切向位置,并随着大变形等级(轻微、中等和强烈)的增大,隧道非对称力学特征越明显;此外,施工工法和支护方式对不同大变形等级的层状软岩隧道变形与受力改善效果存在差异,故针对3种大变形等级的层状软岩隧道,分别提出二台阶施工+单层初支+短锚杆支护、三台阶施工+单层初支+长短锚杆支护、三台阶预留核心土施工+双层初支+长短锚杆支护的建议施工变形控制技术.

    隧道工程层状软岩大变形等级隧道变形控制非对称性分析

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    内衬式地下洞室群氢能存储隆起破坏机制分析

    邱凯李树忱刘日成刘众众...
    468-480页
    查看更多>>摘要：内衬式地下洞室群的隆起破坏机制分析对于提高氢气存储容量和储库安全性具有重要意义.基于Hoek-Brown强度准则和极限分析上限方法,推导分层岩体中内衬式地下洞室群的隆起破坏线函数,建立极限内压(Pu)的表达式,将理论分析结果与有限元软件计算结果进行对比分析,并在此基础上探讨洞室群形状/布局参数对Pu和隆起破坏线的影响规律.结果表明:Pu理论解与数值解的误差范围处于1.57％～2.20％范围,且隆起破坏范围基本一致;Pu与附加荷载和洞室间距成正比,与洞室半径成反比,且对附加荷载的敏感性最高,半径次之,对洞室间距的敏感性最低;分层界面处各隆起破坏线间的水平距离与盖层厚度成正比;地面处水平隆起破坏范围间的差距与盖层厚度成正比;在内衬式洞室群库址选择时,可将土体黏聚力和内摩擦力作为安全储备,并综合考虑洞室半径对Pu和氢气容量的影响,同时根据隆起破坏范围规避地质构造缺陷区域.研究成果对于分层岩体中内衬式地下洞室群氢能存储库址选择、洞形设计具有指导意义.

    地下工程氢能存储内衬式地下洞室群隆起破坏Hoek-Brown强度准则极限分析

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    岩溶地区高面板坝渗流特性与防渗安全评价

    袁晶晶陈益峰胡冉杨志兵...
    481-494页
    查看更多>>摘要：江坪河面板堆石坝是一座修建于岩溶峡谷地区的200 m级高坝工程,在其建设和蓄水运行过程中,出现面板开裂及坝基局部渗压异常现象,工程防渗安全亟待评估.采用检查孔压水试验、反演分析和互相关分析等方法,研究大坝及坝基在蓄水运行过程中的渗流特性,系统评价大坝面板和坝基帷幕的防渗性能,揭示帷幕后坝基局部异常高渗压的成因机制.结果表明:大坝面板经防渗处理后,渗透系数较设计值增大3.6倍,但防渗性能满足大坝长期安全运行要求;岩溶坝基防渗处理质量达到设计标准,坝基渗漏量控制在合理范围内;左右两岸坝基帷幕后局部异常高渗压现象分别由断层和地层接触带的溶蚀作用产生,库水位变化产生的压力波动通过溶蚀通道快速向下游传导,防渗帷幕虽有效限制库水向下游的渗漏,但不能完全抑制压力向下游的传导,从而在溶蚀通道附近形成局部渗压异常升高现象.研究成果对江坪河水电站枢纽工程竣工验收及安全鉴定具有重要指导意义.

    水利工程岩溶坝基渗流特性防渗安全面板堆石坝反演分析

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    卸荷条件下冻结砂岩力学性质及损伤本构模型研究

    董西好刘帅刘平
    495-509页
    查看更多>>摘要：为探究低温软岩卸荷力学性质和损伤特性,采用GCTS低温岩石三轴仪对冻结砂岩(温度-5 ℃,-10 ℃和-15 ℃)进行不同初始围压和不同卸荷速率下的加卸载试验,并与常规加载试验相对比,通过获取全过程应力-应变曲线分析卸荷冻结砂岩的力学性能与变形特性,以及岩样的破坏特征.结果表明:(1)卸荷冻结砂岩呈剪切破坏和劈裂破坏组合破坏模式,且以劈裂破坏为主;高初始围压和高卸荷速率下,岩样脆性特征明显,破坏更加剧烈.(2)卸荷砂岩的峰值强度普遍低于(约降低1/4)常规砂岩的,残余强度则恰好相反,而二者强度值均与初始围压呈线性正相关;卸荷砂岩的弹性模量约为常规砂岩的1.5倍,泊松比为2～4倍.(3)卸荷使冻结砂岩的变形明显增大,扩容现象显著,应力-应变曲线峰前应力强化效应和峰后应力弱化效应减弱,峰后应力出现水平段.(4)卸荷主要通过降低黏聚力、提高内摩擦角来改变冻结砂岩的力学强度;卸荷速率的升高、温度的降低,使得冻结砂岩的峰值强度和弹性模量增大,变形、泊松比和残余强度减小.基于损伤力学等应变假设和Weibull分布,建立了适用于冻结砂岩的卸荷损伤本构模型,能够切实地反映冻结砂岩的侧向卸荷力学特性.研究成果可为低温软岩力学特性研究及其工程应用提供重要参考.

    岩石力学冻结砂岩侧向卸荷力学性质损伤模型初始围压卸荷速率

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    可液化土体中浅埋管廊上浮机制和抗浮措施研究

    张鑫磊纪展鹏黄凯王志华...
    510-520页
    查看更多>>摘要：为解决可液化土体中浅埋地下管廊类结构的抗浮稳定性问题.提出一种用于控制地下管廊位移的支撑抗浮装置,并通过多组振动台模型试验,验证LS型支撑抗浮装置在地基土液化条件下的工作性能,探明钢板桩间距和斜拉板倾角对支撑抗浮装置工作性能的影响规律,揭示支撑抗浮装置在地基土体液化条件下的抗浮机制.研究结果表明:地基土液化过程中廊底动土压力逐渐增大、廊顶动土压力迅速减小是廊体失稳上浮的原因.LS型地下管廊支撑抗浮装置可有效控制地基土液化导致的管廊上浮问题,并降低廊体应变响应;采用L=150 mm的拉森钢板桩间距及斜拉板倾角为α=45°的支撑抗浮构件时管廊结构受力及变形较小.结论可为地下管廊抗浮稳定性问题提供一定的参考依据.

    地下工程地下管廊可液化地基抗浮稳定性振动台模型试验动土压力

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